JP2008218850A - Wiring board and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、配線基板、特にインクジェット印刷法を利用した配線基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a wiring board, in particular, a wiring board using an ink jet printing method and a manufacturing method thereof.
従来の基体表面への配線形成方法としては、基体表面に形成した導電膜をフォトリソグラフィ法により部分エッチングし、配線パターンを形成する方法がある。しかし、この方法は、環境負荷が大きいため、エッチングによらない形成方法が検討されている。また、この方法は、マスクが必要となるため、試作品や多品種少量生産には高コストとなるため、オンデマンドで安価に配線パターンを形成する方法が検討されている。 As a conventional method for forming a wiring on the substrate surface, there is a method of forming a wiring pattern by partially etching a conductive film formed on the substrate surface by a photolithography method. However, since this method has a large environmental load, a formation method not based on etching has been studied. In addition, since this method requires a mask, it is expensive for trial products and high-mix low-volume production. Therefore, a method for forming a wiring pattern at low cost on demand has been studied.
そこで、基体表面に配線パターンをマスク無しにオンデマンドで形成でき、しかも環境負荷の小さい方法として、インクジェット装置による形成方法が検討されている。 In view of this, as a method that can form a wiring pattern on the surface of the substrate on demand without a mask and has a low environmental load, a forming method using an ink jet apparatus has been studied.
具体的には、インクジェット装置により導電性微粒子、分散剤、溶媒等を含有するインクをパターン状に塗布した後、加熱して溶剤および分散剤を除去し、導電性微粒子同士を融着または接触させることにより、配線パターンを形成している。 Specifically, an ink containing conductive fine particles, a dispersant, a solvent, and the like is applied in a pattern by an inkjet apparatus, and then the solvent and the dispersant are removed by heating to fuse or contact the conductive fine particles. Thus, a wiring pattern is formed.
図４に、インクジェット装置を用いて配線パターンを形成する方法を示す。この図４を参照して、インクジェット装置を用いて配線パターンを形成する方法につき説明する。ここでの配線は、インク１滴に相当する幅の配線を形成した場合の例である。図４に示すように、絶縁性基体１００上に、インクジェットヘッドからインク１０２が吐出される。
FIG. 4 shows a method for forming a wiring pattern using an ink jet apparatus. A method for forming a wiring pattern using an ink jet apparatus will be described with reference to FIG. The wiring here is an example in which a wiring having a width corresponding to one drop of ink is formed. As shown in FIG. 4, the
ここで、インクジェットヘッドから吐出されたインク１０２は基体１００表面で乾燥後にほぼドット（円）形状となる。一般的なインクジェット装置の場合は、インク一滴が２〜８ｐｌ程度のため、このドット径は２０〜２００μｍ程度となる。そして、乾燥前に次のインク１０２を吐出し、基体表面でインク同士が一体となると乾燥時間が長くなって大きく濡れ広がるため、形状を制御することが困難になる。そこで、乾燥後に次のインクを吐出し、乾燥ドット同士の重ね合わせ、これを繰返し、パターン状に重ね合わせて、インクジェットによる導電膜１２０のパターンを形成している。
Here, the
また、基体１００表面にあらかじめ親疎水パターンを形成している場合には、乾燥前にインク同士が一体化しても親疎水パターンにより膜パターンの形状は制御される。
Further, when a hydrophilic / hydrophobic pattern is formed in advance on the surface of the
しかし、インクジェット法により形成された導電膜１２０（以下、インクジェット膜）は、導電性微粒子の集合体であるため、膜の乾燥や硬化時の体積収縮によりクラックが生じやすく、基体表面から剥離することもある。このクラックは、ドット状態では発生しないが、ドットを重ね合わせ、面積が大きくなると顕著になり、配線が長くなるほど断線確率が高くなるため問題となる。 However, since the conductive film 120 (hereinafter referred to as an ink jet film) formed by the ink jet method is an aggregate of conductive fine particles, cracks are likely to occur due to volume shrinkage when the film is dried or cured, and it peels off from the substrate surface. There is also. Although this crack does not occur in the dot state, it becomes prominent when the dots are overlapped and the area becomes large, and it becomes a problem because the disconnection probability becomes higher as the wiring becomes longer.
また、このインクジェット膜１２０は、めっきやスパッタ等により形成された導電膜より抵抗値が高いため、厚膜形成する必要がある。しかし、厚膜になるほど、クラックが顕著になる。特に、溶媒が水を主成分とするインクで形成したインクジェット膜１２０は、膜厚が1μm以上になるとクラックが発生しやすくなる。
In addition, since the
これらの問題を解決するために種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１（特開平１１−２０７９５９号公報）や特許文献２（特開２００６−０５３４５１号公報）で
は、基体表面にインク（流動体）と親和性のある領域を形成して、インクの濡れ広がりを制御するとともに、インクジェット膜と基体との密着性を向上させるという技術が開示されている。
Various techniques have been proposed to solve these problems. For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-207959) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-053451), an area having affinity for ink (fluid) is formed on the surface of a substrate, and A technique for controlling the wetting and spreading and improving the adhesion between the inkjet film and the substrate is disclosed.
また、特許文献３（特開２００２−３２４９６６号公報）では、インクに熱硬化性樹脂を含有させて、インクジェット膜と基体との密着性を向上させる技術が開示されている。
しかしながら、上記した従来の特許文献に記載の技術では、次の問題がある。特許文献１や特許文献２においては、基体表面にインクと親和性のある領域を形成して、インクの濡れ広がりを制御するとともに、インクジェット膜と基体との密着性を向上させているが、インクジェット膜が厚い、配線が長い、面積が大きいといった場合には、インクジェット膜の乾燥や硬化時の体積収縮が大きくなり、その結果クラックが生じやすいという問題がある。そこで、特許文献３においては、インクに熱硬化性樹脂を含有させることにより、インクジェット膜と基体との密着性を向上させるとともに、インクジェット膜の乾燥や硬化時の体積収縮による応力を緩和し、インクジェット膜のクラックを防止している。しかしながら、特許文献３の方法では、熱硬化性樹脂が絶縁性樹脂のため、配線として必要な導電性が低下し、高抵抗の配線となるという問題がある。
However, the techniques described in the above-described conventional patent documents have the following problems. In Patent Document 1 and
そこで、この発明は、クラックの生じないインクジェット膜で低抵抗配線を有する配線基板と、マスクを使用せずにオンデマンドで配線パターンを形成できる配線基板の製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wiring board having a low resistance wiring with an ink jet film free from cracks, and a method of manufacturing a wiring board capable of forming a wiring pattern on demand without using a mask.
この発明の配線基板は、絶縁性基体表面に島状に配置した導電膜と、当該導電膜間に配置した導電性微粒子とにより、所定の導電膜間が電気的に接続されていることを特徴とする。 The wiring board according to the present invention is characterized in that a predetermined conductive film is electrically connected by a conductive film arranged in an island shape on the surface of an insulating substrate and conductive fine particles arranged between the conductive films. And
そして、前記導電性微粒子が平均粒子径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の金属微粒子であり、粒子同士が融着するように構成するとよい。 The conductive fine particles are metal fine particles having an average particle diameter of 1 nm or more and 100 nm or less, and the particles are preferably fused together.
また、前記導電膜が、金、銀、銅またはそれらの合金の中から選択すればよい。 The conductive film may be selected from gold, silver, copper, or an alloy thereof.
また、前記導電膜と基体との段差が1μm以下に構成すればよい。 Further, the step between the conductive film and the substrate may be 1 μm or less.
また、この発明の配線基板は、前記絶縁性基体表面に島状に配置した導電膜と、当該導電膜間に配置した触媒微粒子が形成され、導電膜および触媒微粒子上に無電解メッキ膜が形成されていることにより、所定の導電膜間が電気的に接続されていることを特徴とする。 In the wiring board of the present invention, the conductive film arranged in an island shape on the surface of the insulating substrate and the catalyst fine particles arranged between the conductive films are formed, and the electroless plating film is formed on the conductive film and the catalyst fine particles. Thus, predetermined conductive films are electrically connected.
この発明の配線基板の製造方法は、基体表面に島状の導電膜を形成する島状導電膜形成工程と、前記インクジェット装置により、導電性微粒子を含有するインクを所定の配線パターン領域の導電膜間に、異なる導電膜間のインク同士が連結しない様に塗布した後、インクを膜化して導電性微粒子膜を形成するインクジェット成膜工程と、少なくとも２工程を有することを特徴とする。 According to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, an island-shaped conductive film forming step for forming an island-shaped conductive film on a substrate surface and an ink containing conductive fine particles are applied to the conductive film in a predetermined wiring pattern region by the inkjet apparatus. It is characterized by having at least two steps, and an ink jet film forming step in which the ink between different conductive films is applied so as not to be connected to each other, and then the ink is formed into a film to form a conductive fine particle film.
また、前記導電膜間に着弾したインク１滴が濡れ広がり、両側の導電膜端部に達するよ
うに、インク吐出量、導電膜間隔、インク表面張力、基体表面の濡れ性、基体表面温度の少なくとも一つを制御するように構成すればよい。
In addition, at least one of the ink discharge amount, the conductive film interval, the ink surface tension, the substrate surface wettability, and the substrate surface temperature so that one drop of ink landed between the conductive films wets and spreads and reaches the ends of the conductive film on both sides. What is necessary is just to comprise so that one may be controlled.
また、インクジェット成膜工程の前に、基体表面を親インク化する工程を含むように構成すればよい。 Further, it may be configured so as to include a step of making the substrate surface ink-philic before the ink jet film forming step.
更に、前記した２工程の後、島状導電膜と導電性微粒子膜に無電解メッキを行う工程を更に加えることができる。 Furthermore, after the above-described two steps, a step of performing electroless plating on the island-like conductive film and the conductive fine particle film can be further added.
また、島状導電膜形成工程の後、導電膜間に絶縁膜材料を充填する工程を更に加えることができる。 Further, after the island-shaped conductive film forming step, a step of filling an insulating film material between the conductive films can be further added.
また、この発明は、前記島状導電膜形成工程が、型に絶縁性樹脂を注入し、樹脂を硬化後、型から絶縁性樹脂と島状導電膜を同時に離型し、絶縁性樹脂に島状導電膜を転写する工程を有するように構成できる。 Further, according to the present invention, the island-like conductive film forming step injects an insulating resin into the mold, cures the resin, and then releases the insulating resin and the island-shaped conductive film from the mold at the same time. It can comprise so that it may have the process of transferring a thin conductive film.
この発明は、基体表面に島状に配置した導電膜と、該導電膜間に配置した導電性微粒子とにより、所定の導電膜間を電気的に接続することで、インクジェット膜を厚く、長く形成する必要がないため、インクジェット膜の乾燥や硬化時の体積収縮が大きくならず、クラックが生じない。また、配線経路の大部分を導電膜が占めるため、低抵抗配線を有することができる。 In the present invention, an inkjet film is formed thick and long by electrically connecting predetermined conductive films by conductive films arranged in an island shape on a substrate surface and conductive fine particles arranged between the conductive films. Therefore, the volume shrinkage at the time of drying and curing of the ink jet film does not increase, and cracks do not occur. Further, since the conductive film occupies most of the wiring path, a low resistance wiring can be provided.
導電性微粒子を平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍの金属微粒子を用いることで、粒子サイズが小さくなり、インクジェットノズルの詰まりが少なく、生産性が落ちることが少ない。
また、粒子サイズが大きい場合と比べ、パターン形状精度がよく、パターン間隔が狭くても短絡しない。すなわち、微細配線に好適である。低温で低抵抗の配線を形成することができる。
By using metal fine particles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm as the conductive fine particles, the particle size is reduced, the inkjet nozzle is less clogged, and the productivity is less likely to deteriorate.
Moreover, compared with the case where the particle size is large, the pattern shape accuracy is good, and even if the pattern interval is narrow, no short circuit occurs. That is, it is suitable for fine wiring. A low-resistance wiring can be formed at a low temperature.
導電膜を金、銀、銅またはそれらの合金を用いることで、金属微粒子と合金を形成することができ、金属微粒子と導電膜間で良好な導通を得られ、金属微粒子からなるインクジェット膜と導電膜間での密着性も良好である。このため、クラックのない低抵抗の配線を有することができる。 By using gold, silver, copper, or an alloy thereof for the conductive film, the metal fine particles and the alloy can be formed, and good conduction can be obtained between the metal fine particles and the conductive film. The adhesion between the films is also good. For this reason, it can have a low resistance wiring without a crack.
また、導電膜と基体との段差を1μm以下とすることで、導電膜間に形成したインクジェット膜はその一部が導電膜上にまたがって形成されることが多いが、その場合でも、膜厚は導電膜と基体との段差部で1μm程度であるため、溶媒が水を主成分とするインクを用いた場合でも、インクジェット膜のクラックを低減できる。 In addition, by setting the step between the conductive film and the substrate to 1 μm or less, an ink jet film formed between the conductive films is often formed partly over the conductive film. Is about 1 μm at the level difference between the conductive film and the substrate, so that cracks in the inkjet film can be reduced even when an ink whose solvent is water as a main component is used.
導電膜および触媒粒子上に無電解メッキ膜を形成することで、インクジェット膜や導電膜が薄い場合でも、無電解メッキによる金属膜からなる低抵抗な配線を有することができる。また、導電膜と無電解メッキ膜で合金が形成されるため、基体との密着性の良い配線を有することができる。 By forming the electroless plating film on the conductive film and the catalyst particles, even when the inkjet film or the conductive film is thin, a low resistance wiring made of a metal film by electroless plating can be provided. Further, since the alloy is formed of the conductive film and the electroless plating film, it is possible to have a wiring with good adhesion to the base.
また、この発明の配線基板の製造方法においては、島状導電膜間に導電性微粒子をオンデマンドに配置でき、インクジェット膜と導電膜からなる配線パターンを形成できる。すなわち、クラックのない良好な配線回路を有する配線基板をオンデマンドに製造することができる。また、配線経路の大部分を導電膜が占めるため、低抵抗配線を有する配線基板を製造することができる。 Further, in the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, conductive fine particles can be arranged on demand between island-like conductive films, and a wiring pattern composed of an inkjet film and a conductive film can be formed. That is, a wiring board having a good wiring circuit without cracks can be manufactured on demand. In addition, since the conductive film occupies most of the wiring path, a wiring board having low resistance wiring can be manufactured.
また、インク吐出量、導電膜間隔、インク表面張力、基体表面の濡れ性、基体表面温度の少なくとも一つを制御することで、導電膜間に着弾したインク１滴の濡れ広がりが両側の導電膜端部に達するように制御できる。従って、インク一滴、すなわち１ドットで導電膜間の電気的接続がとれるため、ドットを重ね合わせることなく、配線を形成することができる。これにより、ドットを重ね合わせるときにインクの乾燥を待つ時間を無くすことができるため、インクジェット成膜時間を短縮することができる。 Further, by controlling at least one of the ink discharge amount, the conductive film interval, the ink surface tension, the wettability of the substrate surface, and the substrate surface temperature, the wet spread of one drop of ink landed between the conductive films is reduced on the conductive films on both sides. Can be controlled to reach the end. Therefore, since the conductive film can be electrically connected with one ink drop, that is, one dot, wiring can be formed without overlapping the dots. As a result, it is possible to eliminate the time to wait for the ink to dry when the dots are overlapped, so that the inkjet film formation time can be shortened.
インクジェット成膜工程の前に、基体表面を親インク化することで、基体表面とインクジェット膜の密着性を良好にできる。また、導電膜と基体表面の濡れ性の差を小さくでき、インクが基体表面の端部まで濡れることで、導電膜と基体表面の境界部でのクラックや断線を防止できる。 The adhesion between the substrate surface and the inkjet film can be improved by making the substrate surface ink-philic before the inkjet film forming step. Further, the difference in wettability between the conductive film and the substrate surface can be reduced, and the ink is wetted to the end of the substrate surface, whereby cracks and disconnections at the boundary between the conductive film and the substrate surface can be prevented.
また、触媒微粒子を活性化させる処理を行う工程と、活性化した触媒微粒子に無電解メッキを行う工程とを有することで、微粒子を融着させなくてもよいため、インクジェット膜にクラックが発生せず、また、金属ナノ粒子の融着温度より低温で低抵抗の配線を形成できる。 Further, since there is a step of performing a treatment for activating the catalyst fine particles and a step of performing electroless plating on the activated catalyst fine particles, the fine particles do not have to be fused, so that cracks are generated in the inkjet film. In addition, a low-resistance wiring can be formed at a temperature lower than the fusion temperature of the metal nanoparticles.
更に、島状導電膜形成工程の後、導電膜間に絶縁膜材料を充填する工程を有することで、導電膜が厚い場合でも、基体表面と導電膜の段差がない島状導電膜を形成できる。 Furthermore, after the island-shaped conductive film forming step, the step of filling the insulating film material between the conductive films makes it possible to form an island-shaped conductive film having no step between the substrate surface and the conductive film even when the conductive film is thick. .
また、島状導電膜形成工程が、型に絶縁性樹脂を注入し、樹脂を硬化後、型から絶縁性樹脂と島状導電膜を同時に離型し、絶縁性樹脂に島状導電膜を転写する工程の少なくとも２工程を有することで、基体表面となる絶縁性樹脂と導電膜の段差がない島状導電膜を形成でき、導電膜間を連結するインクジェット膜をクラック無しで形成するのに好適である。 In addition, the island-shaped conductive film is formed by injecting an insulating resin into the mold, curing the resin, and then simultaneously releasing the insulating resin and the island-shaped conductive film from the mold to transfer the island-shaped conductive film to the insulating resin. By having at least two steps, the island-like conductive film having no step between the insulating resin and the conductive film on the substrate surface can be formed, and it is suitable for forming an inkjet film that connects the conductive films without cracks. It is.
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in order to avoid duplication of description.
図１は、この発明の実施形態にかかる配線基板を示す平面図である。図１に示すように、この発明の実施形態に係る配線基板は、絶縁性基体１の表面に複数の導電膜３…が島状に配置されている。導電膜３、３間にインクジェット装置により、導電性微粒子によるインクジェット膜２が配置される。このインクジェット膜２により、所定の導電膜３、３間が電気的に接続され、配線基板が形成されている。また、この実施形態においては、インクジェット膜は１ドットで構成されている。このため、導電膜３、３の間隔は、１０〜１８０μｍ程度であり、この間隔に対応して使用するインクジェット装置のインク滴を制御すればよい。
FIG. 1 is a plan view showing a wiring board according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the wiring board according to the embodiment of the present invention, a plurality of
上記したインクジェット膜２は、導電膜３、３間を電気的に接続すれば良いため、インクジェット膜２を厚く、長く形成する必要がない。このため、インクジェット膜２の乾燥や硬化時の体積収縮が大きくならず、クラックが生じない。これに対して、図４に示した従来のインクジェット膜は、前述したように、導電性微粒子の集合体であるため、膜の乾燥や硬化時の体積収縮によりクラックが生じやすく、基体表面から剥離することもある。このクラックは、ドット状態では発生しないが、ドットを重ね合わせ、面積が大きくまたは厚く形成すると顕著になり、配線が長くなるほど断線確率が高くなるため問題となる。
Since the above-described
さらに、この発明の配線基板では、配線経路の大部分を導電膜３、３が占めるため、低抵抗配線を有することができる。
Furthermore, in the wiring board according to the present invention, since the
上記した絶縁性基体１としては、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリビニルアルコール等の樹脂や、ガラス、アルミナ等の無機材料を用いることができる。 As the insulating substrate 1 described above, resins such as epoxy resin, glass epoxy resin, polyimide, and polyvinyl alcohol, and inorganic materials such as glass and alumina can be used.
この基体１の表面に設けられる導電膜は２は、良導電性の金属膜が好適であり金、銀、銅等で構成される。これら金属の中で、特に、化学的・物理的に安定な金が好適である。他には、導電性微粒子と金属間結合ができやすい銀や銅が好適である。
The
なお、基体１と導電膜３の密着性が悪い場合は、導電膜３の下地として、ニッケル、クロム、タンタル、またはそれらの合金を設けても良い。
When the adhesion between the substrate 1 and the
次に、この発明の第１の実施形態につき更に説明する。基体１への導電膜の形成方法につき説明する。 Next, the first embodiment of the present invention will be further described. A method for forming a conductive film on the substrate 1 will be described.
基体１への導電膜の形成は、無電解メッキ、真空蒸着法、真空スパッタ法等の公知の技術が使用できる。導電膜３を一定の厚さで均一に形成できる成膜法であれば、その種類に特に限定されない。導電膜３は島以外の領域をエッチングするため、５０〜２００ｎｍ程度の厚さでよい。
For the formation of the conductive film on the substrate 1, known techniques such as electroless plating, vacuum deposition, and vacuum sputtering can be used. There is no particular limitation on the type of the
次に、導電膜の島以外の領域をエッチングして、絶縁性基体１の表面に複数の導電膜３…を島状に配置する。
Next, regions other than the islands of the conductive film are etched, and a plurality of
エッチング方法としては、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法、リフトオフ法、レーザトリミング法等の公知の技術が使用できる。 As the etching method, known techniques such as RIE (reactive ion etching), lift-off, and laser trimming can be used.
この後、導電膜３の導電性をよくするため、無電解メッキ等により１μm程度まで厚膜化してもよい。
Thereafter, in order to improve the conductivity of the
上記したように、島状の導電膜３、３同士の間隔は、インクの表面張力、基体１との接触角、インク吐出量（滴サイズ）に応じて設定する。一般的なインクジェット装置の場合は、インク一滴が２〜８ｐｌ程度のため、基体表面ではドット径が２０〜２００μｍ程度となる。そのため、島状導電膜同士の間隔は１０〜１８０μｍ程度とするのがよい。
As described above, the distance between the island-shaped
以上により、絶縁性基体１上に島状に複数の導電膜３…を形成できた。
As described above, a plurality of
なお、この製造方法は一例であり、他の製造方法により、島状の導電膜３…を有する基体１を形成してもよい。
This manufacturing method is merely an example, and the substrate 1 having the island-shaped
この第１の実施形態は、エポキシ樹脂からなる絶縁性基体１上にニッケル、金からなる厚さ３００ｎｍの導電膜３を４０μｍの間隔で形成した。
In the first embodiment, a
次に、インクジェットによるインクジェット膜の成膜工程につき説明する。 Next, an ink jet film forming process using ink jet will be described.
まず、インクの濡れ広がりを制御するとともに、インクジェット膜と基体との密着性を向上させるために、インク滴基体１表面を親インク化する。具体的には、大気圧プラズマ表面処理装置を用いて、絶縁性基体１であるエポキシ樹脂表面に酸素プラズマを照射する。この酸素プラズマの照射により、エポキシ樹脂表面の水接触角を３０°以下にすることができた。 First, in order to control the wetting and spreading of the ink and to improve the adhesion between the inkjet film and the substrate, the surface of the ink droplet substrate 1 is made ink-philic. Specifically, the surface of the epoxy resin that is the insulating substrate 1 is irradiated with oxygen plasma using an atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus. By this oxygen plasma irradiation, the water contact angle on the epoxy resin surface could be reduced to 30 ° or less.
また、この酸素プラズマの代わりに、シランカップリング剤等を基体表面に塗布し、親
水化することもできる。
Further, instead of this oxygen plasma, a silane coupling agent or the like can be applied to the surface of the substrate to make it hydrophilic.
なお、ポリビニルアルコールやガラス等の親水性を示す基体の場合は、この処理は不要である。 In the case of a hydrophilic substrate such as polyvinyl alcohol or glass, this treatment is unnecessary.
次に、インクジェット装置を用いて、導電性微粒子を含有するインクを導電膜３、３間の基体１表面に吐出し、インクが基体１上を濡れ広がり、導電膜３端部に達するように、インク２を塗布する。濡れ広がったインク２は導電膜３上部に達してもよいが、隣の導電膜３間に吐出したインクと連結しないように塗布する。ここでは、インク１滴で導電膜３の端部を覆う様に吐出量を調整した。
Next, using an ink jet device, ink containing conductive fine particles is ejected onto the surface of the substrate 1 between the
他には、導電膜間隔、インク表面張力、基体表面の濡れ性、基体表面温度の少なくとも一つを制御することで、インクの濡れ広がりを制御できる。 In addition, by controlling at least one of the conductive film interval, ink surface tension, substrate surface wettability, and substrate surface temperature, ink wetting and spreading can be controlled.
なお、同じ導電膜３、３間に複数滴のインクを吐出してもよいが、クラックが生じない膜厚になるように、また、濡れ広がりが大きくならないように行う必要がある。
Note that a plurality of drops of ink may be ejected between the same
今回の実施形態のように、インク一滴で導電膜３、３間を覆う様にすることで、ドットを重ね合わせるときにインクの乾燥を待つ時間を無くすことができるため、インクジェット成膜時間を短縮することができる。
By covering the
導電性微粒子としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム等やそれらの化合物からなる粒子を用いることができる。この導電性微粒子は、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍの金属微粒子（以下、金属ナノ粒子）を用いる。この金属ナノ粒子は、粒子サイズが小さいため、インクジェットノズルの詰まりが少なく、生産性が落ちることが少ない。また、粒子サイズが大きい場合と比べ、パターン形状精度がよく、パターン間隔が狭くても短絡しない。すなわち、微細配線に好適である。 As the conductive fine particles, particles made of gold, silver, copper, nickel, palladium or the like or a compound thereof can be used. As the conductive fine particles, metal fine particles (hereinafter, metal nanoparticles) having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm are used. Since the metal nanoparticles have a small particle size, the inkjet nozzle is less clogged and the productivity is less likely to deteriorate. Moreover, compared with the case where the particle size is large, the pattern shape accuracy is good, and even if the pattern interval is narrow, no short circuit occurs. That is, it is suitable for fine wiring.
さらに、金属ナノ粒子は、バルクに比べ大幅な低温で溶融することが知られている。例えば、液滴が金属ナノ粒子と溶媒等にて構成されている場合、溶媒等を乾燥等で除去し固化させた後、加熱することにより金属粒子を融着・固化させることで導電膜を形成することができる。しかし、ミクロンサイズの金属粒子では、高温（銀でも４００〜９００℃）で融着するのに対し、金属ナノ粒子の場合、表面活性力が大きく低温（銀では２００℃以下）で融着するため、基材として樹脂を用いることができる。また、樹脂中に金属粒子を分散した金属ペーストと比べて低抵抗の配線パターンが得られる。
このように、導電性微粒子として、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍの金属ナノ粒子を用いることで、低温で低抵抗の配線を形成することができる。
Furthermore, metal nanoparticles are known to melt at a significantly lower temperature than bulk. For example, if the droplet is composed of metal nanoparticles and a solvent, etc., the solvent is removed by drying, etc., solidified, and then heated to form a conductive film by fusing and solidifying the metal particles can do. However, micron-sized metal particles are fused at a high temperature (400 to 900 ° C. even for silver), whereas metal nanoparticles are fused at a low temperature (200 ° C. or less for silver) because of their large surface activity. A resin can be used as the substrate. In addition, a low resistance wiring pattern can be obtained as compared with a metal paste in which metal particles are dispersed in a resin.
Thus, by using metal nanoparticles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm as conductive fine particles, a low-resistance wiring can be formed at a low temperature.
また、粒子を液体中で分散状態とするための分散剤を表面にコーティングされていてもよい。この第１の実施形態では、平均粒子径１５ｎｍの銀ナノ粒子を含有し溶媒の主成分が水である銀ナノインク（住友電工株式会社製）を用いた。 Moreover, the surface may be coated with a dispersant for making the particles dispersed in the liquid. In the first embodiment, a silver nano ink (manufactured by Sumitomo Electric Co., Ltd.) containing silver nanoparticles having an average particle diameter of 15 nm and the main component of the solvent being water is used.
この粒子は粒子径がインクジェットのノズル径やドット径に対して十分小さいので、インク液滴の吐出時にノズルの詰まりがなく、また、ドット形状が楕円形状となったものの大きく崩れることなく、良好に形成できた。 This particle has a sufficiently small particle diameter with respect to the nozzle diameter and dot diameter of the ink jet, so that there is no clogging of the nozzle when ejecting ink droplets, and the dot shape becomes an elliptical shape but does not collapse significantly. I was able to form.
次に、導電性微粒子からなるインクジェット膜を焼成し、導電性を発現させる。ここでは、１８０℃で1時間加熱してナノ粒子表面の分散剤を熱処理によって分解させてナノ粒子同士を融着させた。これにより、導電膜３と導電性微粒子からなるインクジェット膜２で連結して導電膜３、３間が導通した。また、導電性微粒子からなるインクジェット膜２
の膜厚は０．３μｍ程度であり、インクジェット膜にクラックは生じなかった。
Next, an inkjet film made of conductive fine particles is baked to develop conductivity. Here, heating was performed at 180 ° C. for 1 hour, the dispersant on the surface of the nanoparticles was decomposed by heat treatment, and the nanoparticles were fused. As a result, the
The film thickness was about 0.3 μm, and no crack was generated in the inkjet film.
このように、この第１の実施形態は、導電膜３と基体１との段差が1μm以下である。
導電膜３、３間に形成したインクジェット膜２はその一部が導電膜３、３上にまたがって形成されることが多いが、その場合でも、膜厚は導電膜３と基体１との段差部で1μm程度であるため、溶媒が水を主成分とするインクを用いた場合でも、インクジェット膜のクラックを低減できる。
As described above, in the first embodiment, the step between the
The
以上により、クラックがなく低抵抗な配線を有する配線基板を製造することができた。 As described above, a wiring board having a low resistance wiring without cracks could be manufactured.
また、導電性微粒子を含有するインクの吐出位置を変えることで、配線パターンの異なる基板をオンデマンドに製造することができる。 Further, by changing the discharge position of the ink containing the conductive fine particles, it is possible to manufacture a substrate with a different wiring pattern on demand.
比較のため、図４に示すように、インクジェット装置を用いて、導電粒子膜からなる配線パターン１２０を形成した。ここでは上記と同一の配線抵抗とするため、ドットを重ね合わせて形成したため、局所的に１μmを超える厚さとなり、導電粒子膜にクラックが発生した。
For comparison, as shown in FIG. 4, a
次に、この発明の第２の実施形態につき説明する。この第２の実施形態における配線基板は、絶縁性基体１表面に、島状に配置した導電膜３と、該導電膜３、３間に配置した触媒微粒子（インクジェット膜）２と、導電膜３および触媒粒子２上に無電解メッキ膜が形成される。そして、無電解メッキ膜により、所定の導電膜３、３間が電気的に接続されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The wiring board according to the second embodiment includes a
以下に、この製造方法例を説明する。第１の実施形態と同様に、触媒粒子を含有するインクを絶縁性基体１表面の島状導電膜３、３間に塗布し、触媒微粒子となるインクジェット膜２を島状導電膜３、３間に配置する。
Below, this manufacturing method example is demonstrated. As in the first embodiment, ink containing catalyst particles is applied between the island-like
触媒微粒子としては、銀、パラジウム、白金等やそれらの化合物からなる金属ナノ粒子等を用いることができ、触媒機能を有する微粒子であればよい。 As the catalyst fine particles, silver, palladium, platinum or the like, metal nanoparticles composed of these compounds, or the like can be used, and any fine particles having a catalytic function may be used.
次に、導電膜と触媒微粒子からなるインクジェット膜２に無電解メッキ膜を成長させる。
無電解メッキ膜としては、銅、ニッケル、金等やそれらの化合物からなる膜を形成することができる。
Next, an electroless plating film is grown on the
As the electroless plating film, a film made of copper, nickel, gold or the like or a compound thereof can be formed.
ここでは、触媒微粒子を含有するインクとして、平均粒子径２０ｎｍの銀ナノ粒子を含有し溶媒の主成分が水である銀ナノインク（日本ペイント株式会社製）を用いた。 Here, a silver nano ink (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) containing silver nanoparticles having an average particle diameter of 20 nm and having a main solvent component of water was used as the ink containing catalyst fine particles.
このインクで形成した触媒粒子からなるインクジェット膜２を、８０℃で３０分加熱して、ナノ粒子表面の分散剤を熱処理によって分解させて銀ナノ粒子を活性化させた。また、酸素プラズマにより銀ナノ粒子表面の分散剤を分解することでも活性化できる。
The
このように、金属ナノ粒子を融着温度より低温で活性化でき、膜厚も０．２μｍ以下と薄いので、インクジェット膜２にクラックが発生しない。
Thus, since the metal nanoparticles can be activated at a temperature lower than the fusing temperature and the film thickness is as thin as 0.2 μm or less, no cracks are generated in the
そして、この導電膜と触媒微粒子からなるインクジェット膜に無電解銅メッキ膜を成長させた。すなわち、基板１を無電解銅メッキ液（奥野製薬工業株式会社製ＴＳＰカッパー）に液温４０℃で２時間浸漬し、導電膜と触媒微粒子からなるインクジェット膜２上にメッキ厚約３μｍの導電膜パターンを形成できた。
Then, an electroless copper plating film was grown on the ink jet film composed of the conductive film and catalyst fine particles. That is, the substrate 1 is immersed in an electroless copper plating solution (TSP Copper manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) for 2 hours at a liquid temperature of 40 ° C., and a conductive film having a plating thickness of about 3 μm is formed on the
以上説明したように、導電膜３および触媒粒子からなるインクジェット膜２上に無電解メッキ膜を形成しているので、インクジェット膜２や導電膜３が薄い場合でも、無電解メッキによる金属膜からなる低抵抗な配線を有することができる。また、導電膜３と無電解メッキ膜で合金が形成されるため、基体１との密着性の良い配線を有することができる。
As described above, since the electroless plating film is formed on the ink-
このように、低抵抗で密着性の良い配線を有する配線構造を低温で製造することができた。また、無電解メッキ膜として銅を用いることにより、銀ナノ粒子からなるインクジェット膜を配線とした場合に比べ、イオンマイグレーション性が向上した。 Thus, a wiring structure having wiring with low resistance and good adhesion could be manufactured at a low temperature. Further, by using copper as the electroless plating film, the ion migration property was improved as compared with the case where the ink jet film made of silver nanoparticles was used as the wiring.
次に、この発明の第３の実施形態つき説明する。図２は、この発明の配線基板の製造方法を示す工程別に示す模式的断面図である。 Next explained is the third embodiment of the invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing each process of the method for manufacturing a wiring board according to the present invention.
この実施形態の配線基板の製造方法においては、島状導電膜３を形成する工程の後に、導電膜３、３間に絶縁膜材料を充填する工程を有している。
In the method of manufacturing the wiring board according to this embodiment, after the step of forming the island-like
以下に、製造方法の例を図２を参照して説明する。 Hereinafter, an example of the manufacturing method will be described with reference to FIG.
第１の実施形態例と同様に、基体１上に島状導電膜３、３を形成する。その後、低抵抗化のために島状導電膜３、３に無電解銅メッキを行い、導電膜３を約３μｍまで厚膜化した（図２（ａ）参照）。
As in the first embodiment, island-like
ここでは、薄膜の導電膜３、３に無電解メッキを行って厚膜化したが、銅箔付き基板の銅箔をパターン状にエッチングして形成してもよく、また、スクリーン印刷により基体上に銀ペースト等の導電ペーストを塗布して形成してもよい。
Here, the thin
次に、島状導電膜３、３間に絶縁性材料４を充填する（図２（ｂ）参照）。ここでは、液状の熱硬化性エポキシ樹脂（日立化成株式会社製）をディスペンサにより塗布し、樹脂を加熱硬化させて形成した。なお、絶縁性材料としては、ＵＶ硬化性樹脂やポリイミド樹脂等でもよく、充填方法としては、転写法等の他の塗布方法でもよい。
Next, an insulating
絶縁膜材料４は導電膜３、３表面と同一面を形成しても良いが、絶縁膜４が導電膜３、３端部を覆ってもよい。これにより、インクジェット膜の下地となる導電膜３、３間がなだらかな連続面になるように絶縁膜を形成できた。
The insulating
次に、第１の実施形態１と同様に絶縁膜表面を親インク化した。そして、第１の実施形態と同様に銀ナノ粒子からなるインクジェット膜を島状導電膜３、３間に形成し、銀ナノ粒子からなるインクジェット膜２を焼成した（図２（ｃ）参照）。
Next, as in the first embodiment, the surface of the insulating film was made ink-philic. And the inkjet film which consists of silver nanoparticles was formed between the island-like electrically
これにより、導電膜３と導電性微粒子からなるインクジェット膜２で連結した導電膜３、３間が導通し、インクジェット膜２にクラックは生じなかった。
As a result, the
比較のため、膜厚３μｍの導電膜３を基体１上に設け、導電膜３との絶縁膜を充填しないで、銀ナノ粒子からなるインクジェット膜を形成したところ、インクジェット膜にクラックが発生し、導電膜と導電性微粒子からなるインクジェット膜で連結した導電膜間は導通しなかった。
For comparison, when a
以上のように、導電膜厚さが１μm以上と厚い場合でも、導電膜間に絶縁膜材料を充填することで、インクジェット膜の下地に段差がない構成とでき、インクジェット膜のクラックを防止できる。すなわち、クラックのない低抵抗な配線を有する配線基板を製造でき
る。
As described above, even when the conductive film thickness is as thick as 1 μm or more, by filling the insulating film material between the conductive films, there can be a configuration in which there is no step in the base of the inkjet film, and cracking of the inkjet film can be prevented. That is, it is possible to manufacture a wiring board having a low resistance wiring without cracks.
次に、この発明の第４の実施形態における配線基板の製造方法につき図３を参照して説明する。この第４の実施形態は、島状導電膜３の形成工程に特徴があるので、ここでは、島状導電膜３の形成工程につき説明する。
Next, a wiring board manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the fourth embodiment is characterized by the process of forming the island-shaped
この第４の実施形態における配線基板の製造方法においては、島状導電膜３の形成工程が、型の島状領域に導電膜を形成する工程と、型に絶縁性樹脂を注入し、樹脂を硬化後、型から絶縁性樹脂と島状導電膜を同時に離型し、絶縁性樹脂に島状導電膜を転写する工程の少なくとも２工程を有している。
In the method of manufacturing the wiring board according to the fourth embodiment, the formation process of the island-shaped
以下に、島状導電膜の製造方法の例を図３を参照して説明する。 Hereinafter, an example of a method for producing an island-shaped conductive film will be described with reference to FIG.
型への島状導電膜形成工程につき説明する。まず、型５の表面にスクリーン印刷で銀ペーストを島状に塗布し、ペーストを焼成し、導電膜３を形成した（図３（ａ）参照）。 The process for forming the island-shaped conductive film on the mold will be described. First, silver paste was applied to the surface of the mold 5 in an island shape by screen printing, and the paste was baked to form a conductive film 3 (see FIG. 3A).
ここでは、簡易のためスクリーン印刷で形成したが、実施例１の基体表面の島状導電膜と同様に形成することもできる。 Here, for simplicity, it is formed by screen printing, but it can also be formed in the same manner as the island-like conductive film on the substrate surface of Example 1.
続いて、成形工程につき説明する。下型５と上型６の内部空間に基体材料となる絶縁性樹脂７（成形材料）を充填し、絶縁性樹脂７を硬化させ、下型５と上型６から絶縁性樹脂７を剥離する。
Next, the molding process will be described. The inner space of the lower mold 5 and the upper mold 6 is filled with an insulating resin 7 (molding material) serving as a base material, the insulating
具体的には、下型５と上型６を成形装置に組み込み、成形温度１８５℃で熱硬化性の絶縁性樹脂MP-7400(日東電工株式会社製)を注入後２分間放置してから離型した。島状導電膜３は絶縁性樹脂７に埋め込まれる形で成形体（基体）に転写していた。島状導電膜３は絶縁性樹脂７に埋め込まれたものをこの発明の絶縁性基体１として用いる。
Specifically, the lower mold 5 and the upper mold 6 are incorporated into a molding apparatus, and a thermosetting insulating resin MP-7400 (manufactured by Nitto Denko Corporation) is injected at a molding temperature of 185 ° C. Typed. The island-shaped
なお、ここではトランスファ成形にて成形を実施しているが、それに限定されるものではなく、射出成形などの熱可塑性樹脂にて行われて３いる成形方法でもよい。
Here, the molding is performed by transfer molding, but the molding method is not limited thereto, and a
以上により、導電膜３が厚膜の場合でも、導電膜と基体である絶縁性樹脂に段差のない島状導電膜を備えた基板を得ることができるので、導電膜間を連結するインクジェット膜をクラック無しで形成するのに好適である。すなわち、クラックのない低抵抗な配線を有する配線基板を製造できる。
As described above, even when the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
１ 基体、２ インクジェット膜、３ 導電体膜。 1 substrate, 2 inkjet film, 3 conductor film.
Claims (11)
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| JP2007056545A JP2008218850A (en) | 2007-03-07 | 2007-03-07 | Wiring board and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013101090A (en) * | 2010-12-03 | 2013-05-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Method for forming conductor pattern |
-
2007
- 2007-03-07 JP JP2007056545A patent/JP2008218850A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013101090A (en) * | 2010-12-03 | 2013-05-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Method for forming conductor pattern |
| US9192055B2 (en) | 2010-12-03 | 2015-11-17 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Conductor pattern forming method |
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